突出煤层卸压瓦斯抽采消突技术

【摘 要】瓦斯突出是煤矿矿井施工过程中常见的、危害很大事故。本文主要从卸压瓦斯抽采设备系统、采煤工作面卸压瓦斯抽采消突和掘进面卸压瓦斯抽采消突技术三个角度，系统性的阐述了能适用于各种环境和生产状况的穿层钻孔、顺层钻孔卸压瓦斯抽采消突技术。

【关键词】瓦斯突出；抽采；消突

前言

煤炭是一种重要的能源和化工原料，其在我国国民经济的发展中有着不可替代的作用。但是在煤炭资源的开采过程中也伴随着许多风险，煤与瓦斯突出就是其中常见的、危害很大的一种事故。煤与瓦斯突出是由于在掘进的过程中由与地层压力失衡而导致煤和瓦斯突然喷出，会对人和设备产生巨大的危害。我国就是发生瓦斯突出事故最多，受到危害最大的国家，据统计世界上超过三分之一的瓦斯突出事故发生在中国。因此，为了保证矿井工作面进行安全的生产活动，可以通过采取井下钻孔抽取瓦斯再排放，降低生产层的地层压力和瓦斯的含量，这是目前最有效、最经济的区域性的消突措施。

1 卸压瓦斯抽采防突系统

1.1 地面瓦斯抽采系统

地面瓦斯抽采设备主要指的是瓦斯抽采泵，为了保证消突工作的正常运行，减少和杜绝煤和瓦斯突出事故的发生，必须要保证地面瓦斯抽采泵的可靠性，具体是所采用的瓦斯抽采泵必须要满足其最大瓦斯抽采量和瓦斯抽采工程中的最大阻力要求，且瓦斯抽采泵必须要在其保质期内使用，要求设备管理员定期的对瓦斯抽采泵进行检查和检修。泵站的装机能力和相关管汇的质量必须符合正常瓦斯抽采的要求。为了进一步的增加地面瓦斯抽采系统的可靠性，防止泵的失效而导致防突工作不能正常进行，必须至少备有一套瓦斯抽采泵及其配套设备，且备用瓦斯抽采泵的工作能力不小于运行泵的抽采能力。

1.2 井下移动式瓦斯抽采系统

为了保证瓦斯抽采工作的安全进行，应当在瓦斯抽采工作点附近的通风良好处安装井下移动瓦斯抽采泵站。使用井下瓦斯抽采泵抽出的瓦斯必须及时的输送到地面的安全位置或是回风巷。如果是将输送到回风巷，就必须要采取相关的安全措施：1）安装瓦斯浓度检测装置，随时的检测瓦斯的浓度，注意保重瓦斯的浓度在安全的范围内；2）需要安装警示牌和栅栏，提醒员工们注意安全。

1.3 卸压抽采管汇系统

卸压瓦斯抽采防突系统所选用的管汇是由瓦斯抽采泵抽采混合流量所决定的：1）如果瓦斯抽采泵的抽采混合流量超过100m3/min，则所选用的管的直径必须大于500mm；2）如果瓦斯抽采泵的抽采混合流量大于40m3/min而小于100m3/min，则所选用的管路直径就必须大于300mm；3）如果抽采混合流量小于40m3/min，就需要选用的管路直径大于200mm。

2 采煤工作面卸压瓦斯抽采消突措施

2.1 煤层穿层钻孔消突技术

利用集中运输巷采煤工作面布置扇形穿层钻孔，钻到煤层的顶板终孔，每个钻场布置9个分3排均匀的穿层钻孔，钻场之间的间距在30米左右。采用这种钻孔布置方式可以在开采工作之前对煤层的瓦斯进行预抽，达到预防的目的；在正常开采时，能有效的将卸压区域内的地层瓦斯进行有效的抽放，尤其适合厚煤层需要分层开采的矿井中，这种布置不仅能在本煤层有效的抽放前方卸压区域的瓦斯，还能将下煤层和采空区的瓦斯进行有效的抽放。

2.2 顺层钻孔卸压消突技术

该技术的钻孔布置是在采煤工作面的回风巷、中巷和机巷之间交叉均匀布置侧扇形的钻孔，两巷之间每隔大约12米的间距布置一个布置了3个钻孔的钻场。每个巷都需要安装2条瓦斯抽放管线，2条抽放管线分别对应高、低浓度的瓦斯抽放。在煤层正常开采前必须都接高浓度瓦斯抽放管线，根据开采后的具体情况，再换接低浓度的瓦斯抽放系统，这种钻孔布置系统的可控性较强，更好的做到卸压抽放的目的。

2.3 倾向长距离钻孔卸压消突技术

该防突技术的钻孔布置是在采煤工作面的机巷每隔12米布置一个呈水平状向工作面切眼方向的钻孔，终孔的位置是距离采煤工作面10米到20米的位置。同样的，机巷需要设计、安装两条抽放管线，2条抽放管线分别对应高、低浓度的瓦斯抽放。在煤层正常开采前必须都接高浓度瓦斯抽放管线，根据开采后的具体情况，再换接低浓度的瓦斯抽放系统。这种钻孔设计可以通过控制采煤工作面开启钻孔的数量来保证抽采作业抽排流体中瓦斯的含量大于2%，提高瓦斯卸压抽采的效率，减少钻孔的施工工期和材料，提高整个矿井的经济效益。

3 掘进面卸压瓦斯抽采消突技术

3.1 掘进穿层钻孔消突技术

掘进工作面进行穿层卸压瓦斯采抽消突技术分为掘进面瓦斯预抽消突技术和石门揭煤消突技术。瓦斯预抽消突技术具体是在煤巷掘进作业施工之前，通过与掘进工作面平行且处于其下方的岩石巷道向前方进行抽采钻孔施工，各个钻场之间相距大约30米，每个钻场分3排、每排布置3个相距5米、共布置9个长度为60-120米呈扇形布置的钻孔，每个钻孔排之间的距离是10米。预抽采两个月的地层瓦斯，当检测到井下瓦斯的压力小于0.2MPa时才能正常进行正常的掘进。石门揭煤消突技术指的是在煤层下方掘进工作面附近布置3排，每排5个扇形布置长度为40-100米的钻孔，各排之间距离为10米，同排的钻孔之间相距5米。掘进工作之前需要进行长达30天的瓦斯预抽，当地层瓦斯压力在20KPa以上时方可进行石门掘进。

3.2 掘进顺层卸压瓦斯抽采消突技术

掘进工作面的顺层卸压瓦斯抽采消突技术分为巷道两帮施工瓦斯预抽钻孔技术和上区段机巷向下区段风巷掘进施工瓦斯预抽钻孔技术。其中掘进工作面两帮施工预抽钻孔布置是巷道上下帮交错布置、两帮之间每距离40米的位置设计一个含有两个孔径为75mm孔深超过60米钻孔的钻场，抽采钻孔必须要超过掘进面至少15米的距离，钻孔的孔底要始终处在巷道轮廓线的15米范围内，每个钻孔完钻后立即进行抽采，这样可以大大的减少掘进施工过程中瓦斯的突出量，从而也就减少了掘进作业的风险。从上区段机巷向下区段风巷掘进过程中进行预抽钻孔布置技术，主要是应用在在厚煤层分层开采的矿井掘进面中。掘进工作面上区段的机巷在相隔12米的位置布置一个还有5个扇形布置的钻孔的钻场。每个钻场中上排布置3个钻到煤层顶板处就终孔、孔底相隔4米的抽采钻孔，该抽采钻孔所抽采的瓦斯主要是分布在煤层上分层的瓦斯；下排布置2个孔底相隔6m、在剩余煤层中上部终孔的抽采钻孔，该钻孔抽采的瓦斯主要分布在预抽剩余的煤层中。孔底的位置不能超过巷道轮廓线10米。

参考文献：

[1]程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报，2009，26（02）.

[2]国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.